数字量输入输出接口

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1、第5章数字量输入/输出接口5.1概述一、接口电路的分类和功能外设必须通过接口电路与CPU相连接数据线外控制线数控地部据制址接口电路设总总总状态线备线线线5.1.2I/O接口接口电路的功能：1）缓冲锁存数据2）地址译码3）传递命令4）码制转换5）电平转换接口电路按通用性分为两类：通用接口和专用接口通用接口：可供多种外部设备使用的标准接口，目的是使微机正常工作通用接口通常制造成集成电路芯片，称为接口芯片。最初的IBM-PC使用了6块接口芯片：8284、8288、8255、8259、8237、8253后来的微机将这些芯片集成为大规模集成电路芯片，称为芯片组。如82430TX芯片组，由两片芯片

2、组成：北桥：82439TX南桥：82371AB接口电路的基本结构接口电路通常包含一组能够与处理器交换信息的寄存器，称为I/O端口寄存器，简称为I/O端口1）数据端口——存放数据信息2）状态端口——存放状态信息，（忙、空闲、准备好等机器状态）即反映外设当前工作状态的信息3）控制端口——存放控制信息（启动、停止等动作）状态信息与控制信息可以广义地看作数据信息，因此可以通过数据总线传送数据信息分数据量、模拟量和开关量三类。接口电路组成5.1.3I/O端口及其编址方式一、I／O端口和I／O操作1.I/O端口端口（port）是接口电路中能被CPU直接访问的寄存器的地址。CPU通过这些地址即端口向

3、接口电路中的寄存器发送命令，读取状态和传送数据，因此，一个接口可以有几个端口，如命令口、状态口和数据口，分别对应于命令寄存器、状态寄存器和数据寄存器。I／O操作通常所说的I／O操作是指对I／O端口的操作，而不是对I／O设备的操作，即CPU所访问的是与I/O设备相关的端口，而不是I/O设备本身。端口地址编址方式对上述端口有两种编址方式:一种是端口地址和存储器地址统一编址，即存储器映射方式；另一种是I/O端口地址和存储器地址分开独立编址，即I／O映射方式。1.统一编址这种方式，是从存储器空间划出一部分地址空间给I/O设备，把I／O接口中的端口当作存储器单元一样进行访问，不设置专门的I/O指

4、令，有一部分对存储器使用的指令也可用于端口。2．独立编址这种方式是接口中的端口地址单独编址而不和存储空间合在一起，大型计算机通常采用这种方式，统一编址优点：1、由于对I／O设备的访问是使用访问存储器的指令，所以指令类型多，功能齐全，这不仅使访问I/O端口可实现输入／输出操作，而且还可对端口内容进行算术逻辑运算，移位等等；2、另外，能给端口有较大的编址空间，这对大型控制系统和数据通信系统是很有意义的。这种方式的缺点是端口占用了存储器的地址空间，使存储器容量减小，另外指令长度比专门I／O指令要长，因而执行速度较慢。独立编址主要优点是：1、I/O端口地址不占用存储器空间；使用专门的I／O指令

5、对端口进行操作，I/O指令短，执行速度快。2、并且由于专门I/O指令与存储器访问指令有明显的区别，使程序中I/O操作和存储器操作层次清晰，程序的可读性强。3、同时，由于使用专门的I/O指令访问端口，并且I/O端口地址和存储器地址是分开的，故I/O端口地址和存储器地址可以重叠，而不会相互混淆。I/O端口与存储单元统一编址（51单片机）1、地址相互独立•I/O端口独立编址（INTEL86系列）2、控制信号不同独立编址方式的端口访问1．I/O指令中端口地址的宽度IBM－PC系列采用I/O指令访问端口。实现数据的I／O传送。在I/O指令中可采用单字节地址或双字节地址寻址方式。若用单字节地址作为

6、端口地址，则最多可访问256个端口。是直接在指令中给出端口地址，其指令格式为INAL，PORT；输入OUTPORT，AL；输出这里，PORT是一个8位的字节地址。若用双字节地址作为端口地址，则最多可寻址216＝64K个端口。采用双字节地址，并且是用寄存器间接给出端口地址，地址总是放在寄存器DX中。其指令格式为MOVDX，xxxxHINAL，DX；8位传送MOVDX，xxxxHOUTDX，AL；8位传送这里，xxxxH为16位的两字节地址。I/O端口访问所谓对端口的访问就是CPU对端口的读／写。而通常所说的微处理器CPU从端口读数据或向端口写数据，仅仅是指I/O端口与CPU的累加器之间的

7、数据传送，并未涉及数据是否传送到存储器（RAM）的问题。例如：输入时MOVDX，300H；I/O端口INAL，DX；从端口读数据到ALMOV［DI］，AL；将数据从AL存储器输出时MOVDX，301H；I/O端口MOVAL，[SI]；从内存取数到ALOUTDX，AL；数据从Al送端口I／O端口地址分配对于接口设计者来说，搞清楚系统I/O端口地址分配十分重等。因为要把新的I/O设备加入到系统中去就要在I/O地址空间中占一席之地。哪些地址已分配给了